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  • 摘要:

    威尔大学基金会,加利福尼亚大学伯克利分校,加利福尼亚大学旧金山分校和华盛顿大学以1.06亿美元的礼物成立了威尔神经中心。 Neurohub将是一项多功能合作,以改善针对脑和神经系统疾病的新疗法的开发。

    Sanford I.主席Sanford I.说:“过去几十年来,神经科学家积累的知识增长现在可以通过超级计算机,电子脑机接口,纳米技术,机器人技术和强大的成像工具提升到一个新的水平。”威尔家庭基金会。 “ Neurohub将通过在才华横溢的人们之间架起桥梁,并通过培训使他们团结在一个共同的事业中,来抓住这一机遇:发现新的疗法来帮助数百万患有阿尔茨海默氏病和精神疾病的患者。”

    除了进行学术投资外,Neurohub还将利用由美国能源部(DOE)管理的17个国家实验室的专业知识和资源。美国能源部和威尔家庭基金会于2019年8月签署了谅解备忘录,以建立新的公私合作伙伴关系。

    该合作伙伴关系正在研究美国能源部的人工智能(AI)的使用以及与湾区大学和私营部门的超级计算能力,以进一步研究创伤性脑损伤(TBI)和神经退行性疾病。

    能源部长里克·佩里(Rick Perry)将于年底辞职,他在能源部任职期间领导了AI和技术官员的创建。佩里说:“我们正处在重大发现的风口浪尖上,这些发现可能会改变我们对TBI,阿尔茨海默氏病以及其他神经和精神疾病的治疗方法,并使我们国家实验室的世界级计算能力更容易获得诸如Weill Neurohub对科学和公共部门乃至患者都是双赢。”

    Neurohub将为威斯康星大学,伯克利分校和加州大学旧金山分校的教职员工,博士后和研究生提供资金,包括为“高风险/高回报”研究提供资金,而这些研究不太可能通过常规渠道获得资金。但是,大部分资金将用于支持“高度新颖的跨机构项目,这些项目建立在Weill Neurohub领导人认为是优先领域的四个科学”支柱”中的一个或多个之上。”

    这四个支柱是成像,工程,基因组学和分子治疗学以及计算和数据分析。

    加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所成立于2016年,由威尔家庭基金会,琼和桑迪威尔捐赠1.85亿美元。他们为神经科学提供的资金现已超过3亿美元。

    罗伯特·A·菲什曼(Robert A.Fishman)杰出的神经学教授和教授威尔研究所所长。 “现在,借助Weill Neurohub,我们可以走得更远:消除三所一流的公共研究型大学之间的机构界限,以及消除'传统'神经科学与'非传统'方法之间理解大脑的其他学科壁垒。通过以更高的水平接受工程,数据分析和影像科学(伯克利和威斯康星州都是世界上最好的地区),所有三个园区的神经科学家将获得至关重要的工具和见解,这将使我们更接近我们减少脑病的共同目标。”

    豪瑟和伯克利的神经科学系主任埃文·劳赫(Evan Rauch)的埃胡德·“乌迪”·伊萨科夫(Ehud“ Udi” Isacoff)将担任新的威尔神经枢纽(Weill Neurohub)的联合导演。汤姆·丹尼尔(Toan Daniel),琼(Joan)和理查德·科门(Richard Komen)授予理查德·科门(Richard Komen)资助的教授兼西澳大学生物学教授将加入维尔神经中心领导委员会。

    ——文章发布于2019年11月13日

    来源机构: 生物空间 | 点击量:343
  • 摘要:

    研究人员已经开发出一种用非常规成像方法——鬼影成像来捕捉移动物体的方法。这种新方法可以使成像技术在生物医学成像、安全检查、视频压缩和存储等新领域得到应用。

    鬼影成像有很多优点,其中之一是它允许人们通过比传统成像方法更低的光水平来照亮物体来形成图像。然而,鬼影成像一直局限于静止的物体,因为它需要很长时间才能将光模式的序列投射到重建图像所必需的物体上。这将导致移动对象的图像变得模糊。

    在光学学会(OSA)的《光学快报》杂志上,来自中国国防科技大学的研究人员描述了他们如何将模糊图像中的信息与物体位置的细节结合起来,用鬼影成像技术创建移动物体的高质量图像。

    “我们的研究表明,模糊图像包含有用的信息,”研究小组组长刘伟涛说。“随着进一步的改进,这种方法可能使鬼影成像对人类的生物医学成像等应用非常有用。”例如,如果与x射线一起使用,它可以帮助减少成像所需的辐射剂量。”

    创建清晰的图像

    鬼影成像技术通过将与目标相互作用的光束与不与目标相互作用的参考光束相关联来形成图像。单独来说,光束并不携带任何关于物体的有意义的信息。这种成像技术适用于可见光、x射线和电磁波谱的其他部分,当用空间光调制器计算生成结构光束时,可以用低成本的单像素探测器而不是复杂、昂贵的照相机来完成。

    为了将鬼影成像应用于移动的物体,新方法使用少量的光模式来捕捉物体的位置和轨迹。研究人员开发了一种算法,将这些位置信息与在不同位置捕捉到的模糊图像进行交叉关联,从而逐渐形成清晰的图像。

    “这种方法放松了对快速成像的要求,因为算法是线性的,它不需要大量的计算能力,”刘解释说。“该方法可以在没有任何附加设备的情况下使用典型的鬼影成像系统进行,并允许及时地重建图像。”

    标准设置捕获新信息

    研究人员用一个典型的鬼影成像系统演示了他们的新方法,在这个系统中,一个旋转扩散器产生的随机光场被分成两束。其中一束由CCD摄像机记录,而另一束则照亮一个移动的物体。来自运动物体的光由单像素探测器收集。

    “我们证明了我们的方法捕获了图像的轨迹,并形成了高质量的图像,”刘说。“在这些相同的实验条件下,传统的鬼影成像方法会由于运动模糊而丢失大部分的物体信息。”

    ——文章发布于2019年11月13日

    来源机构: 每日科学 | 点击量:165
  • 摘要:

    地球是宇宙中唯一适合人类居住的星球吗?还是在其他地方有更多的星球能够支持生命的存在?如果有,它们会是什么样子?为了回答这些基本问题,科学家们正在太空中寻找系外行星:即围绕太阳系外其他恒星运行的遥远星球。

    迄今为止,已知的系外行星有4000多颗,其中大多数围绕着像我们的太阳这样的单星运行。现在,德国耶拿市弗里德里希·席勒大学的天体物理学家Markus Mugrauer博士已经发现并描述了许多包含系外行星的新的多重恒星系统。这些发现证实了几个恒星的存在会影响行星形成和发展的假设。这项由耶拿大学天文物理研究所和大学天文台的Mugrauer进行的研究已经发表在专业期刊《皇家天文学会月刊》上。

    太空望远镜提供精确的数据

    Mugrauer解释说:“多重星系在我们的银河系中非常常见。”“如果这样的系统包括行星,它们会引起天体物理学家的特别兴趣,因为其中的行星系统可能与我们的太阳系在根本上有所不同。”为了找到更多关于这些差异的信息,Mugrauer搜索了1300多颗有系外行星环绕的系外主恒星,看看它们是否有伴星。为此,他访问了由欧洲航天局(ESA)操作的盖亚空间望远镜的精确观测数据。

    通过这种方式,他成功地证明了大约200颗伴星和距离太阳1600光年的行星主恒星的存在。在这些数据的帮助下,Mugrauer还能够更详细地描述伴星及其系统。他发现,既存在距离只有20天文单位(au)的紧密系统——在我们的太阳系中,这个距离大约相当于太阳和天王星之间的距离——也存在距离超过9000 au的恒星系统。

    红白矮星

    伴星的质量、温度和演化阶段也各不相同。其中最重的重量是太阳的1.4倍,而最轻的只有太阳质量的8%。大多数伴星都是低质量的冷矮星,发出微弱的红色光芒。然而,在微弱的恒星伴星中也发现了八颗白矮星。白矮星是一颗像太阳一样的恒星的燃尽核心,它只有地球那么大,但有太阳一半重。这些观察表明,系外行星确实可以在附近类太阳恒星的最后进化阶段幸存下来。

    有系外行星的双星、三星和四星系统

    研究中发现的大多数系外行星星系都有两颗恒星。然而,发现了大约24个分级的三星系统,甚至一个四星系统。在研究的距离范围内,在大约20至10 000个天文单位之间,总共有15%的研究恒星至少有一颗伴星。这只是一般类太阳恒星预期频率的一半。此外,探测到的伴星的距离大约是普通星系的5倍。

    Mugrauer说:“这两个因素加在一起可能表明,一个恒星系统中几颗恒星的影响会破坏行星的形成过程以及它们轨道的进一步发展。”造成这一现象的原因可能首先是伴星对气体和尘埃盘的引力影响,行星是在这些气体和尘埃盘中围绕它们的主恒星形成的。后来,伴星的引力影响了行星围绕其主恒星的运动。

    Markus Mugrauer希望进一步推进这个项目。在未来,新发现的行星主恒星的多样性也将利用来自盖亚任务的数据进行研究,任何探测到的伴星都将得到精确的特征描述。Mugrauer补充说:“此外,我们将把这些结果与国际观测活动的结果结合起来,我们目前正在智利的欧洲南方天文台的帕拉纳尔天文台就同一主题开展国际观测活动。”“我们将能够研究恒星多样性对行星形成和发展的精确影响。”

    ——文章发布于2019年11月13日

    来源机构: 每日科学 | 点击量:176
  • 摘要:

    天文学家利用美国国家航空航天局/欧洲航天局的哈勃太空望远镜观测到宇宙遥远地区的一个星系,该星系在夜空中至少重复了12次。这一独特的景象是由强引力透镜效应产生的,它帮助天文学家更好地理解被称为再电离时代的宇宙时代。

    这张来自美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜的新图像显示了一个天体,它的图像被强大的引力透镜效应放大了。这个绰号为“日爆弧”的星系距离地球约110亿光年,46亿光年远的大质量星系团[1]将它缩小成多幅图像。

    星系团的质量大到足以弯曲和放大它后面较远的星系发出的光。这个过程不仅导致来自物体的光的变形,而且导致透镜星系图像的倍增。

    在日射弧的情况下,透镜效应导致了至少12张银河系的图像,分布在四个主要的弧上。其中三个弧在图像的右上角可以看到,而一个反弧在左下角可以看到——部分被银河系中一颗前景明亮的恒星遮挡住了。

    哈勃使用这些宇宙放大镜来研究物体,否则,即使是对它极其敏感的仪器来说,这些物体也太微弱、太小了。日爆弧也不例外,尽管它是已知的最明亮的引力透镜星系之一。

    该镜头可以使太阳爆发的各种图像亮度提高10到30倍。这使得哈勃望远镜能够观察到跨度小至520光年的结构——对于如此遥远的物体来说,这是一个罕见的详细观测。这与局部宇宙中星系中的恒星形成区域相比还算不错,这使得天文学家能够更详细地研究星系及其环境。

    哈勃的观测表明,日爆弧是宇宙历史上更早时期存在的星系的一个类似物:一个被称为再电离时代的时期——大爆炸[2]后仅1.5亿年开始的时期。

    再电离时代是早期宇宙的一个关键时代,它结束了“黑暗时代”,也就是第一批恒星诞生之前的时代,当时宇宙是黑暗的,充满了中性的氢[3]。一旦第一批恒星形成,它们就开始发光,产生电离中性氢[4]所需的高能光子。

    这将星系间的物质转化为今天所存在的离子化形式。然而,要电离星系间的氢,来自这些早期恒星的高能辐射就必须在没有首先被星际物质吸收的情况下逃离它们的宿主星系。到目前为止,只有少数的星系被发现“泄漏”高能光子进入深空。这些光是如何从早期星系逃逸出来的仍然是个谜。

    对日爆弧的分析有助于天文学家为这个谜题再添一块——似乎至少有一些光子可以通过富含气体的中性介质中的狭窄通道离开星系。这是对一个长期理论化的过程[5]的首次观察。虽然这个过程不太可能是导致宇宙重新电离的主要机制,但它很可能提供了决定性的推动。

    ——文章发布于2019年11月7日

    来源机构: 每日科学 | 点击量:221
  • 摘要:

    一对被称为嗅球的大脑结构被认为是我们嗅觉的编码,有必要吗?也就是说,它们是这种感觉存在的必要条件吗?威兹曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的研究人员最近发现,有些人即使没有嗅球也能闻得很好。他们的发现——大约0.6%的女性,更具体地说,是4%的左撇子女性,尽管她们的大脑中没有嗅球,却拥有完全完整的嗅觉——使人们对嗅觉结构对于嗅觉行为是绝对必要的这一公认观点产生了质疑。这项研究的结果发表在今天的《神经元》杂志上,它可能会动摇某些描述我们嗅觉运作的传统理论。

    对于大多数有正常功能的嗅球的人来说,来自鼻子里的感受器的神经信号首先通过嗅球,然后再传递到皮层的嗅觉中枢。目前流行的理论认为,嗅球结合了我们鼻子中大约400种不同类型的600万个受体的信息,并编码了一种独特的“气味”信号,以便传递。因此,不出所料,有些天生嗅觉迟钝的人——也就是说,他们从来没有嗅觉——确实没有嗅球。

    尽管嗅球在嗅觉感知中的中心地位是“教科书”式的观点,但在20世纪80年代和90年代,一些研究人员已经把嗅球从啮齿动物的大脑中移除,发现它们的嗅觉仍然有功能。然而,这些发现并没有得到科学界的认可。

    新的发现出乎意料:博士。Tali Weiss和Sagit Shushan在该研究所神经生物学教授Noam Sobel的实验室里对实验对象的大脑进行核磁共振扫描。其中一名受试者曾表示她的嗅觉正常,但后来发现她的大脑中缺少嗅球。受试者坚称:她的嗅觉不仅正常,而且非常好。索贝尔说:“我们用各种方法测试了她的嗅觉,她是对的。”“她的嗅觉确实高于常人。她真的没有嗅球。我们用特别高分辨率的图像进行了另一次扫描,没有发现这种结构的迹象。”

    起初,由Weiss和研究学生Timna Soroka领导的研究人员认为,这可能是一种例外,但并不能推翻这一规律。他们对她的大脑进行了功能性核磁共振成像(fMRI)扫描,并与对照组进行了比较。但他们需要一个独特的对照组。由于研究对象是女性和左撇子——这两种特征都会影响大脑的组织——研究人员邀请其他左撇子女性扫描她们的大脑进行比较。“当‘对照组’的第九名受试者也没有嗅球时,警铃开始响了,”Weiss说。

    这个体积约为58立方毫米的嗅球在图像中肉眼可见,但索贝尔说,如果有人不是专门寻找这个结构,他们很可能会错过它,或者错过它的缺失。而且,由于与惯用手有关的差异会使数据集变得复杂,一些研究人员甚至坚持研究惯用右手的人,认为他们在嗅觉系统等方面的发现也适用于左撇子。

    然而,当他们开始寻找这种现象的证据时,研究小组在一个现有的数据库中发现了它:人类连接体项目的数据库。在这个数据库的1113个大脑扫描中,很多是同卵双胞胎,大约10%是左撇子(大约是他们在普通人群中的发病率)。在这个开放数据库中包含的记录中有给受试者的嗅觉测试结果。Weiss和Soroka,在Liav Tagania的帮助下,一个在Sobel实验室从事教育项目的高中生,搜索了数据库中的信息。他们没有发现一个男性同时具有完整的嗅觉和缺失的嗅球,但是他们发现了四个女性同时具有这两个特征。这四个女人中有两个是左撇子。更令人惊讶的是,这两位左撇子女性竟然是同卵双胞胎,她们的双胞胎姐妹竟然有嗅球。那些大脑中没有嗅球的人在嗅觉测试中的得分都比他们完好的双胞胎姐妹高。

    这些“规则的例外”如何与人们普遍持有的嗅觉观点相符?有几种可能的解释。一是高度可塑性的大脑在这些女性大脑的不同部分创造了一个“嗅觉地图”。但另一种可能的解释是,这些例外确实证明了这一规律是错误的。“目前的观点认为,嗅球是复杂和多维信息的‘处理中心’,但我们的嗅觉工作原理可能更简单,维度更少。”要解决这个问题,将需要高分辨率成像——比目前批准用于人类的成像分辨率还要高,”索贝尔说。“但事实是,这些女性和我们其他人一样,对这个世界有着同样的嗅觉,我们不知道她们是如何做到这一点的。”

    ——文章发布于2019年11月11日

    来源机构: 每日科学 | 点击量:216
  • 摘要:

    近年来,科学家发现,迅速发展并抵抗治疗的严重感染通常是由多种微生物相互作用引起的。对这些所谓的微生物感染知之甚少,但是传统的诊断方法常常将它们误认为是微生物感染或单微生物感染。

    一组由马里兰大学和德克萨斯大学医学分校的研究人员组成的科学家小组进行的一项新研究,利用遗传分析揭示了同一类食肉细菌的两种不同菌株如何协同作用,从而比任何一种都更加危险一株。该研究于2019年11月11日发表在《美国国家科学院院刊》上。

    马里兰大学高级计算机研究所的著名大学教授丽塔·科威尔(Rita Colwell)说:“这项研究提供了明确的证据,认为由一种天然细菌的单一物种引起的非常严重的感染实际上具有两种菌株。”该研究的合著者。 “其中一种菌株产生的毒素会破坏肌肉组织,并使另一种菌株迁移到血液系统中并感染器官。”

    最初的感染是从患有严重肉食性疾病的患者那里培养出来的,这种疾病被称为坏死性筋膜炎,被诊断为单微生物疾病。传统的诊断方法只能确定感染是由一种称为嗜水气单胞菌的细菌引起的。但是当这种疾病迅速致命时,它使临床医生感到困惑,需要四肢截肢以挽救患者的生命。通过对培养物进行遗传分析,Colwell和她的团队发现了各个细菌培养物之间的重要差异,而这些差异是无法通过标准诊断方法检测到的。

    在之前的两篇论文中,Colwell和她的同事们分离并鉴定了导致感染的两种遗传上不同的细菌菌株。他们标记了那些坏死性筋膜炎1(NF1)和坏死性筋膜炎2(NF2)的菌株。在实验室研究中,两种菌株都不会对自身产生致命的感染。但是,当将这些菌株组合在一起时,最终的感染将变得致命。

    在当前的研究中,研究人员操纵了每个菌株的遗传成分。当他们交换品系之间变化的遗传成分时,研究小组能够使NF1表现得更像NF2,反之亦然。通过在小鼠中测试突变株,研究小组确定了遗传变异如何影响每种株引起感染并与另一株相互作用的能力。

    这三项研究相结合,清晰地描绘了NF1和NF2在单独的感染以及组合感染时的行为。在单株感染中,NF1保持局部化,不会扩散到血液或器官,并且会被宿主免疫系统清除。但是,NF2产生的毒素会分解肌肉组织,并使其扩散到血液或器官。

    当压力一起出现时,故事就相反了。在多株感染中,NF2产生的毒素会破坏肌肉组织,并使NF1传播到致命的血液或器官。此外,NF2仍保持局部状态,没有传播的机会,因为当它与NF1菌株接触时,NF1会将一种成分注射到NF2中将其杀死。

    “我们为这项出色的侦探工作感到兴奋,”科威尔说。 “我们现在已经能够通过宏基因组学来确定与微生物感染有关的单个传染原。借助这些强大的新方法,我们可以确定微生物如何协同工作,无论它们是细菌,病毒还是寄生虫。”

    鉴定涉及多微生物感染的药物的能力,无论它们是不同物种还是单个物种的变异株,都可以显着改善感染患者的治疗效果。

    “当我们使用给定的抗生素治疗时,我们正在清除体内的有机物,”科威尔说。 “但是,如果还有另一种生物体参与了感染,并且还具有致病性,那么任何不以该生物体为目标的抗生素治疗也可能会为它疯狂地成长开辟道路。”

    仅治疗一种微生物感染中的一种生物可能是许多继发感染和抵抗治疗的慢性感染的原因。根据Colwell的说法,可能需要使用抗生素或治疗药物的混合物来治疗微生物感染。常规使用本研究中开发的基因组方法来分析感染,可能会更有效地针对由微生物感染引起的疾病进行靶向治疗。

    ——文章发布于2019年11月11日

    来源机构: 每日科学 | 点击量:215
  • 摘要:

    一个由科学家组成的合作团队成功地对先进的HIV疫苗策略进行了原理验证,这种方法也可以有效地保护人们免受其他致命性传染病的侵害。

    由斯克里普斯研究公司的科学家领导的研究小组还包括麻省理工学院马萨诸塞州拉贡研究所,麻省理工学院和哈佛大学。拉霍亚免疫研究所; IAVI是一家致力于艾滋病毒和其他全球健康挑战的科研组织。他们的研究发表在《科学》上。

    新的疫苗策略集中在刺激免疫系统以产生针对HIV的广泛中和抗体(bnAb)。这些特殊的抗体能够结合到病毒表面上重要的但难以接近的区域,而这些区域之间的差异并不大,因此可以中和许多不同的快速突变病毒株。

    产生这种抗体的疫苗可以挽救数百万人的生命,并挽救数十亿美元的损失,最终可以帮助消除艾滋病毒这一重大的公共卫生问题。基于一种称为“生殖系靶向”的概念,这种新颖的策略可能为全球传播的数百万种不同病毒株提供保护。迄今为止,实现这一目标还很困难。从未发现有任何HIV疫苗候选物能在人体内诱导保护性bnAb反应。

    该研究的共同资深作者威廉·舒夫(William Schief)博士说:“我相信我们需要一种针对种系的策略来开发一种有效的抗HIV疫苗,而相同类型的策略可能对制备针对许多其他困难病原体的疫苗有所帮助。” Scripps研究部免疫学和微生物学系教授。 “在这里,通过多个实验室的大力合作,我们已经证明了采用常规种系靶向方法的可行性。”

    这项研究吸引了来自不同背景和专业领域的科学家:Scripps Research的Schief,Ragon Institute的首席科学官Facundo Batista博士和La Jolla疫苗发现部的教授Shane Crotty博士是共同作者。免疫学研究所。

    巴蒂斯塔说:“这是一个雄心勃勃的项目,需要采取多学科的方法,只有依靠合作才能成功。”

    靶向种系的方法旨在通过刺激正确的抗体产生细胞来启动所需bnAb的产生。抗体由称为B细胞的免疫细胞产生,这种细胞以“幼稚”或“胚芽”状态开始。

    这些种系B细胞的大量曲目在血液和其他组织中循环。在病毒感染中-或在用模拟感染病毒的疫苗免疫后-一些种系B细胞将至少微弱地结合到病毒表面的结构上。这将刺激细胞开始长达数周的成熟过程,其中抗体不断提高其与表面结合的能力,从而中和病毒。

    HIV疫苗的种系靶向策略旨在刺激少数能够成熟成bnAbs细胞的种系B细胞。研究人员怀疑,其他制造能引起bnAb的HIV疫苗的尝试失败了,因为它们没有刺激足够数量的“ bnAb前体”种系B细胞。

    Schief和他的同事先前针对一种特殊情况展示了一种针对种系的策略:bnAb以一种不寻常的方式捕获艾滋病毒。新方法功能更强大,因为它适用于通过一种更为常见的机制抓住其靶标的抗体。此外,研究中进行的分析表明,该方法也可能适用于许多其他难治病原体的疫苗,例如流感,登革热病毒,寨卡病毒,丙型肝炎和疟疾。

    为了证明其策略的可行性,Schief和Schon实验室的研究第一作者,资深科学家Jon Steichen博士首先选择了一种称为BG18的已知HIV bnAb作为测试案例。 BG18的结构研究与其病毒靶标结合-包括在Scripps Research的综合结构和计算生物学教授Andrew Ward博士的实验室中确定的结构,以及在Pamela Bjorkman实验室中发表的结构加州理工学院(Caltech)博士-Steichen和Schief确定了该抗体的HIV吸附能力的关键特征。

    来源机构: 每日科学 | 点击量:100
  • 摘要:

    脑机接口(BCI)的工作原理是,脑电活动的可测量变化仅通过考虑执行任务即可发生。可以通过机器学习系统读取,评估信号,然后将其转换为控制信号,然后将其用于操作计算机或假肢。在最近发表的一项研究中,莱比锡马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所,纳瓦拉公立大学和柏林理工大学的研究人员证明,仅用BCI训练了一个小时,就可以发现测试对象的大脑有明显变化,这意味着用BCI进行训练也对大脑的神经元结构和功能有直接影响。

    这项跨学科研究检查了两种不同类型的BCI对没有这项技术的经验的受测者大脑的影响。第一小组的任务是想象他们在移动手臂或脚,换句话说,这是一项需要使用大脑运动系统的任务。分配给第二组的任务通过要求大脑识别并选择屏幕上的字母来解决大脑的视觉中心。经验表明,测试对象从一开始就在视觉任务中取得了良好的结果,进一步的培训并不能改善这些结果,而解决大脑的运动系统要复杂得多,需要实践。为了记录潜在的变化,在每次BCI实验之前和之后,都要使用特殊的可视化过程-MRT(磁共振断层扫描)检查被测者的大脑。

    马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所的蒂尔·尼豪斯说:“我们知道密集的体育锻炼会影响大脑的可塑性。”可塑性是指大脑根据使用方式而改变的能力。科学家们在这里区分了功能可塑性和结构可塑性,在功能性可塑性中,仅单个突触之间信号的强度发生变化。结构可塑性是指神经细胞的变化,甚至是新神经细胞的形成。纳瓦拉公立大学的研究人员卡门·维达乌尔(Carmen Vidaurre)表示:“我们问自己,这些对大脑可塑性的影响是否也会在纯粹的心理BCI实验任务中发生,换句话说,如果测试对象仅想到一项任务而没有实际执行,那么这是否会发生。

    一小时内发生变化

    结果确实确实显示了执行任务特别需要的大脑那些区域中的可测量变化。换句话说,在给定视觉任务的情况下,测试对象的大脑视觉区域发生变化,而练习想象自己的身体部位运动的测试对象的运动区域发生变化。尤其值得注意的是,使用BCI在很短的时间内(一小时)发生了变化,而不是像体育锻炼那样在几周内发生了变化。 Nierhaus博士指出:“如果没有通过BCI系统向测试对象提供反馈,即他们的大脑信号能否被成功读取,这些变化是否还会发生,目前尚不清楚。”但是,结果总体上证明,使用脑机接口进行训练的效果可能会通过刺激大脑的特定区域而产生治疗效果。

    MCI人类认知和脑科学部神经学系主任Arno Villringer教授解释说:“用BCI达到的影响的空间特异性可用于针对受中风影响的大脑区域。” “机器学习过程用于将BCI活动解码或转换为控制信号,”机器学习教授Klaus-RobertMüller教授补充道。 “这是将单个BCI活动转换为控制信号而无需经过长时间培训的唯一方法。BCI的这种定制读取将对确定该技术将来是否可用于康复系统起决定性作用。”

    来源机构: 每日科学 | 点击量:105
  • 摘要:

    Wistar研究所的科学家应用了基于合成DNA的技术来驱动小动物和大动物模型中体内广泛产生中和性的抗HIV抗体,为简单有效的下一代HIV预防和治疗方法提供了概念验证。这些结果在线发表在《临床研究杂志》上。

    尽管抗逆转录病毒疗法取得了非凡的进步,但仍需要新的预防和治疗方法以消除HIV感染。研究人员从受感染的个体中分离出许多非常有效的单克隆抗体,这些抗体可以中和各种各样的HIV毒株。这样的单克隆抗体可以作为被动免疫疗法生产和施用,并且代表了目前在早期临床研究中有希望的方法。

    然而,重组单克隆抗体的广泛使用仍然受到与它们的表达半衰期,支持所需高剂量的生产成本,温度稳定性,制剂问题以及抗体组合的生产限制等因素有关的限制。

    首席研究员,执行副总裁兼董事David B. Weiner博士说:“我们开发了DMAb平台,以允许通过合成DNA直接体内产生抗体,而合成DNA的目的是向人体提供制造所需抗体的指导。”疫苗与免疫治疗中心和WW Wistar史密斯慈善信托基金会癌症研究教授。 “根据我们的早期数据,我们认为该平台作为HIV抗体递送的新策略值得进一步研究。”

    Weiner和合作者设计了一个由16个DMAb组成的小组,将先前表征的广泛中和抗体重新合成为DMAb格式。使用Cellectra自适应电穿孔法通过注射对小鼠进行了研究,以增强DNA摄取。研究人员观察到快速DMAb表达和持续数月的血液水平。此外,与相应的重组抗体相比,体内产生的DMAbs具有很强的中和能力。

    由于HIV病毒能够突变以逃避单一抗体的免疫力,因此测试了多达四个不同DMAb的组合作为克服耐药性的策略。组合产生的抗体的体内总水平与单独给药的相同抗体的水平之和相当,表明该平台具有灵活性,适用于多种抗体的联合治疗。重要的是,数据支持这种组合比单一抗体可以阻止更多的HIV病毒。

    接下来,研究人员在一项非人类灵长类动物试验性研究中探索了HIV-1 DMAb的递送,该研究与向人类的翻译更为相关。早在施用一或两种组合的DMAb后三天就检测到表达,到14天时显示出峰值活性。重要的是,来自治疗动物的血清具有很高的抗病毒活性。

    韦纳说:“尽管DMAb仍处于开发的早期阶段,但它具有作为治疗HIV和其他疾病的工具的巨大潜力,并且,如果成功将其翻译到临床上,将为免疫治疗提供多种新途径。” “转化动物研究和临床开发可能会成为非常活跃的研究领域,在未来几年内将提供重要信息。”

    来源机构: 每日科学 | 点击量:57
  • 摘要:

    希望之城的研究人员可能已经找到一种方法,可以优化最快,最便宜和最准确的基因编辑技术CRISPR-Cas9,从而可以更成功地切除不良的遗传信息。

    这种提高的切割能力可以在一天之内快速追踪针对HIV,镰状细胞病以及其他免疫疾病的潜在疗法。

    研究的主要作者,研究人员特里斯坦·斯科特(Tristan Scott)博士说:“我们的CRISPR-Cas9设计可能是尝试用黄油刀切成肋眼牛排与用牛排刀切成薄片之间的区别。”希望之城基因治疗中心。 “其他科学家试图通过化学修饰来改善CRISPR切割,但这是一个昂贵的过程,就像在刀片上涂金刚石一样。相反,我们设计了一把更好的剪刀,您可以在任何便利店买到。”

    斯科特说,这项研究于11月6日发表在《科学报告》上,这是科学家们第一次系统地研究指导RNA序列以对其进行改变并改善CRISPR-Cas9技术。斯科特说,希望之城的凯文·莫里斯实验室已经提交了一项专利申请,声称这种改进的CRISPR-Cas9设计可以使活性加倍,但确切数量取决于目标位点。

    在旨在开发新疗法的细胞和小鼠模型实验中,下游效应可能更“干净”,因为“敲除”的靶标被更成功地去除了。更明显的结果可以加快从实验室到患者病床的新疗法。从理论上讲,治疗产品应有更多成功的切法,可以转化为更好的治疗方法,但还需要进一步研究。仍然需要确定为何对CRISPR系统进行这种更改可以改善基因编辑的确切机理。

    研究人员通过对化脓性链球菌细菌衍生的“反式激活CRISPR RNA”(也称为“ tracrRNA”)进行了改变,对细胞进行了实验,这是用于指导遗传剪刀(Cas9)转化为正确的基因序列。化脓性链球菌Cas9是最广泛使用的遗传剪刀。科学家使用了RNA蛋白质系统,因为它能使活性爆发,并在引入细胞后约12小时消失,这意味着在“修复”完成后,偶然编辑人类基因组的机会会减少,Scott说过。

    他们发现,经修饰的tracrRNA通过增加遗传物质中所需的突变来改善某些基因的沉默。在这项研究中,该靶标是HIV生命周期的重要组成部分,即免疫CD4 + T细胞上的CCC5蛋白-这是临床试验中的当前靶标,旨在重新构建人的免疫系统以抵抗HIV。修饰的tracrRNA改善了该部位的切割和CCR5的失活,并有望将其转化为对免疫系统的更好保护。

    新设计还更好地改善了HBB基因和BCL11A位点的活性,两者均与镰状细胞疾病有关,并且正在针对开发针对目前无法治愈的导致严重疼痛和过早死亡的血液疾病的疗法。

    斯科特说:“如果这方面的研究保持一致,并且我们可以可靠地提高遗传剪刀的作用,那么最终结果可能是新的或改良的遗传疗法。”

    这项研究得到了美国过敏和传染病研究所(P01 AI099783-01,RO1 AI111139-01)和美国精神卫生研究所(R01 113407-01)的支持。

    来源机构: 每日科学 | 点击量:57